1、考点互动探究考例考法直击教师备用习题,考试说明,第11讲 金属材料 金属矿物的开发和利用,1.了解铜的主要性质及其应用。 2.了解铜的重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。 3.了解常见金属的活动顺序。 4.了解合金的概念及其重要应用。,知识梳理,考点一 铜及其重要化合物,紫红,传热,导电,常温下,铜在干燥的空气中性质稳定,但在潮湿的空气里则会被锈蚀,在其表面逐渐形成一层绿色的 。 有关化学方程式: 。 写出下列化学方程式: 铜在空气中加热: 。 铜丝在硫蒸气中反应: 。,铜锈,2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3,2Cu+O2 2CuO,2Cu+S Cu2S,2.铜的
2、重要化合物:图3-11-2 (1)铜的氧化物 黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O,化学方程式为 。 红色的Cu2O与稀硫酸反应,溶液变蓝,同时生成红色的单质铜,离子方程式为 。,Cu2O+2H+ = Cu+Cu2+H2O,4CuO 2Cu2O+O2,(2)氢氧化铜Cu(OH)2 氢氧化铜是 色不溶于水的固体,可溶于酸,受热分解的化学方程式为 ;具有弱氧化性,可用于检验 。 (3)铜盐 硫酸铜: 无水硫酸铜(CuSO4)是 色粉末,常用于检验水的存在,吸水后变为 色的晶体(CuSO45H2O),俗称 。铜盐能杀死某些细菌,并能抑制藻类生长,游泳馆常用 作池水消毒剂;CuSO4和 的混合液即为
3、无机农药波尔多液,是一种良好的杀菌剂。 硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末,化学方程式为 。,蓝,Cu(OH)2 CuO+H2O,醛基,蓝,白,蓝矾或胆矾,硫酸铜,石灰乳,CuSO45H2O CuSO4+5H2O,Cu2(OH)2CO3的名称为 ,是铜绿、孔雀石的主要成分,受热分解可生成黑色的氧化铜,化学方程式为 ,可溶于稀硫酸,离子方程式为 。,碱式碳酸铜,Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2+H2O,Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2+CO2+3H2O,对点自测 1.判断下列描述的正误(正确的打“”,错误的打“”) (1)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2 ( ) (
4、2)电解CuCl2溶液的方程式:CuCl2 Cu2+2Cl-( ) (3)H2还原CuO时,应先加热,后通H2 ( ) (4)CuSO45H2O失去结晶水属于物理变化 ( ) (5)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2+ ( ) (6)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质,来检验水的存在 ( ) (7)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( ) (8)农业上配制波尔多液时可在铁桶或铝桶中进行 ( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8),2.把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来,题组训练,题组一 铜及其化合物的性质 1.下列实验的前后,铜的质量一定发生变化的是(
5、 ) A.铜丝在空气中灼烧后立即插入乙醇中 B.铜片放入酸化的硝酸钠溶液 C.铜和铁的混合物放入稀硝酸 D.铜、锌、稀硫酸构成的原电池放电,答案 B,解析 由于氧化铜能够和乙醇反应生成乙醛和铜,铜变成氧化铜,氧化铜又被还原成铜,最终铜质量没有变化,A项不符合题意;铜和稀硝酸反应生成了硝酸铜,质量一定减少,B项符合题意;由于铁还原性大于铜,铁先参加反应,若是铁足量,则铜不消耗,C项不符合题意;铜、锌构成的原电池,铜是正极,质量没有变化,D项不符合题意。,2.2018河北石家庄二中模拟 铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有:黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿
6、(Cu2S)、孔雀石CuCO3Cu(OH)2。下列说法不正确的是( ) A.可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 B.硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂 C.工业上常采用电解法制取粗铜 D.在上述几种含铜化合物中,铜的质量分数最高的是Cu2S,答案 C,解析 CuSO4是重金属盐,能使蛋白质变性,B项正确;工业上常用电解法精炼铜,C项不正确。,答案 B,解析 A项,2CuS+3O2=2CuO+2SO2,由方程式可知,1 mol CuS消耗1.5 mol O2,错误;B项,废气中含有SO2,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,正确;C项,调节pH时,Fe3+水解转化为Fe(OH)3而除去,错误;D项,将CuCl22H
7、2O直接加热脱水,Cu2+水解, HCl挥发,产生Cu(OH)2,无法得到CuCl2,错误。,答案在HCl气体的氛围中加热晶体。,拓展 要用CuCl22H2O晶体获得CuCl2固体,需采取的措施是什么?,2.废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。 某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如图3-11-4: 图3-11-4,回答下列问题: (1)反应是将Cu转化为Cu(NH3)42+,反应中H2O2的作用是 。写出操作的名称: 。 (2)反应是铜氨溶液中的Cu(NH3)42+与有机物RH反应,写出
8、该反应的离子方程式: 。操作用到的主要仪器名称为 ,其目的是 (填序号)。 a.富集铜元素 b.使铜元素与水溶液中的物质分离 c.增加Cu2+在水中的溶解度 (3)反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4 和 。若操作使用如图3-11-5装置,图中存在的 错误是 。,图3-11-5,(4)操作以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜,阳极产物是 。操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 、洗涤和干燥。 (5)流程中有三处实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是 。循环使用的NH4Cl在反应中的主要作用是 。,答案 (1)作氧化剂 过滤 (2)Cu(NH3)42+2RH=
9、2 NH4+2NH3+CuR2 分液漏斗 ab (3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁;液体过多 (4)O2、H2SO4 加热浓缩、冷却结晶、过滤 (5)H2SO4 防止由于溶液中c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀,解析 (1)Cu转化为Cu(NH3)42+,Cu被氧化,因此H2O2作氧化剂。操作得到溶液和残渣,为过滤。 (2)根据流程图,Cu(NH3)42+与RH反应,生成NH3、NH4+和CuR2,根据原子守恒、电荷守恒配平离子方程式。操作得到有机层和溶液,为分液,需要用到的主要仪器为分液漏斗,目的是富集铜元素,并分离出铜元素。,(3)CuR2与稀硫酸发生复分解反应,生成CuSO4和
10、RH。图中错误有:分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁,分液漏斗中液体太多。 (4)电解CuSO4溶液,阳极为OH-放电,阳极产物为H2SO4和O2。由CuSO4溶液制得胆矾的步骤为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。 (5)电解CuSO4溶液制得的H2SO4可以循环利用。循环使用的NH4Cl在反应中可以防止Cu2+转化为沉淀。,知识梳理,考点二 合金 金属材料的利用,低,大,金属与非金属,钢,铁、铬、锰,对点自测 1.判断下列描述的正误(正确的打“”,错误的打“”) (1)铝合金的熔点比纯铝的高( ) (2)合金材料中不可能含有非金属元素( ) (3)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属( ) (4
11、)金、银、铜是应用最广泛的金属材料( ) (5)合金中的金属元素以化合物的形式存在( ) (6)合金中各元素的含量一定,所以合金是纯净物 ( ) (7)金属元素的单质在常温下均为固体( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),解析 (1)合金的熔点一般低于各成分金属的熔点。 (2)生铁、钢中都含有非金属碳。 (3)人类应用最早的金属为铜。 (5)合金中的金属元素以游离态形式存在。 (6)合金都为混合物。 (7)金属汞在常温下呈液态。,2.将下列合金与其用途连线。 青铜 A.不锈钢 铬镍合金 B.后(司)母戊鼎 低碳钢 C.门窗框架 铝合金 D.钢丝、钢管,答案 B,A
12、,D,C,题组一 合金的组成、性质和用途 1.镁铝合金质优体轻,又不易锈蚀,被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中,正确的是( ) A.此合金的熔点比镁和铝的熔点都高 B.此合金能全部溶解于稀盐酸中 C.此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中 D.此合金的硬度比镁和铝的硬度都小,题组训练,答案 B,解析 一般地,合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低,硬度和强度比各成分金属的都大,即A、D不正确;合金中的镁、铝都能与稀盐酸反应,但只有铝能与氢氧化钠溶液反应,所以该合金能全部溶解于稀盐酸中而只有部分金属溶解于氢氧化钠溶液中,即B正确而C不正确。,2.某合金与铁的物理性
13、质的比较如下表所示:还知该合金耐腐蚀,强度大,从以上性能看,该合金不适合做 ( ) A.导线 B.门窗框 C.炉具 D.飞机外壳,A,题组二 合金在流程题中应用的考查 1.银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如图3-11-6所示:图3-11-6 注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 和80 ,(1)电解精炼银时,阴极反应式为 。 滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为 。 (2)固体B的组成为 ; 在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量。若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为 。 (3
14、)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:CuO+ Al2O3 CuAlO2+ 。 (4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为 (结果保留整数)mol CuAlO2,至少需要1.0 molL-1的Al2(SO4)3溶液 L。 (5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是 、过滤、洗涤和干燥。,答案 (1)Ag+e-=Ag 2NO+O2=2NO2 (2)CuO、Al(OH)3 Al(OH)3+OH-= AlO2-+2H2O (3)4 2 4 O2 (4)50 25 (5)蒸发浓缩、冷却结晶,2.某研究性学习小组对某废旧合金(含有Cu、Fe、Si 三种成
15、分)进行分离、回收。 其工业流程如图3-11-7所示:图3-11-7 已知:298 K时,KspCu(OH)2=2.010-20,KspFe(OH)3=4.010-38,KspMn(OH)2=1.910-13。,根据上面流程回答有关问题: (1)操作、一定都不含有的操作是 。 A.过滤 B.洗涤 C.干燥 D.蒸馏 (2)过量的还原剂应是 ,溶液a中发生的反应的离子方程式为 。 (3)若用x molL-1 KMnO4溶液处理溶液b,当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液y mL,则最后所得红棕色固体C的质量为 g(用含x、y的代数式表示)。 (4)将溶液c调节pH至2.93.2的目
16、的是 。 (5)常温下,取0.2 molL-1的CuCl2溶液,若要使Cu2+开始沉淀,应调节pH至 。 (6)工业上由红棕色固体C制取相应单质常用的方法是 。 A.电解法 B.热还原法 C.热分解法 (7)用惰性电极电解溶液e制取固体B,所发生的化学反应方程式为 。,1.金属在自然界中的存在形式 金、铂等化学性质不活泼的金属,在自然界以 态存在;化学性质较活泼的金属在自然界中常以 态存在。 2.金属冶炼的一般步骤 (1)富集:除去杂质,提高矿石中有用成分的含量。 (2)冶炼:利用氧化还原反应,用还原剂把金属矿石中的金属从化合态还原为游离态。 (3)精炼:提纯金属。,知识梳理,考点三 金属矿物
17、的开发利用,化合,游离,3.(1)金属冶炼方法与金属活动性的关系:,(2)金属冶炼的方法(用化学方程式表示),MgCl2(熔融) Mg+Cl2,2Al2O3(熔融) 4Al+3O2,3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,C+2CuO 2Cu+CO2,.Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3,4.铝热反应,对点自测 1.判断下列描述的正误(正确的打 “”,错误的打“”) (1)铝热剂属于混合物( ) (2)用金属钠能置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛( ) (3)人类使用铝的时间比铁晚,原因是铝的冶炼成本高( ) (4)用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液制取金属钠( ) (5)用黄铜
18、矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜 ( ) (6)电解氯化镁溶液制取金属镁( ) (7)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物( ) (8)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时,阴极上依次析出Al、Fe、Cu( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8),解析 (2)金属钠先与溶液中的水反应,不能与TiCl4发生置换反应。 (4)电解纯净的NaCl溶液得到氢氧化钠溶液而不是金属钠。 (5)黄铜矿冶炼得到的粗铜电解可得99.9%的铜。 (6)电解MgCl2溶液得不到金属镁,而是生成Mg(OH)2、H2、Cl2。,2.将金属与冶炼金属
19、的方法搭配起来。 以C、CO或H2作还原剂还原 用较活泼金属Na、Mg等还原 利用铝热反应原理用Al还原 电解法 热分解法 (1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属 。 (2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 。 (3)Hg、Ag等不活泼金属 。 (4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。 (5)K、Rb、Ti等金属 。,题组训练,题组一 金属的冶炼原理及应用 1.2018湖北武汉模拟 下列关于钙、钾、铁的冶炼方法正确的是( ) A.电解法、热分解法、热还原法 B.电解法、电解法、热还原法 C.热还原法、热分解法、热还原法 D.电解法、电解法、热分解法,答案 B,解析钙、钾是活泼的金属,应该采用电
20、解的方法冶炼;铁是中等活泼的金属,采用热还原方法来冶炼。,答案 B,解析 AlCl3属于共价化合物,熔融状态下不能导电,故无法通过电解熔融AlCl3的方法制取金属铝,A项错误;冶炼生铁时发生反应C+O2 CO2(放热反应)、C+CO2 2CO(吸热反应),B项正确;粗铜精炼时应以粗铜作阳极,C项错误。,题组二 铝热反应 1.铝热反应的本质是利用铝的还原性,将难熔金属从其氧化物中置换出来。解答下列问题: (1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有 。 A.KCl B.KClO3 C.MnO2 D.Mg (2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应
21、。 引发铝热反应的操作是 。 产物中单质是 (写名称)。 (3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物,将其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液无明显现象, (填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3,理由是 (用离子方程式说明)。,答案 (1)BD (2)加少量KClO3,插上镁条并将其点燃 铁 (3)不能 Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+,解析 (1)做铝热反应的实验时,需要KClO3作助燃剂,且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条,点燃Mg条后放出热量,使KClO3固体分解放出O2,进一步加剧Mg的燃烧,可在短时间内使
22、混合物温度迅速升高,引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应,所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3,因发生反应:Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe3+转化为Fe2+,加KSCN溶液不会变红。,2.某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中。”查阅化学手册知:Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下表所示:(1)该同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的
23、解释是否合理: (填“合理”或“不合理”)。 (2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验,所用试剂是 ,反应的离子方程式为 。 (3)实验室溶解该熔融物,下列试剂中最好的是 (填字母)。 A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液,答案 (1)合理 (2)NaOH溶液 2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4 -+3H2 (3)B,解析 (1)根据铁、铝的熔点、沸点可知,在一定温度下Fe、Al能熔合。(2)根据Al与强碱溶液反应生成H2,可证明Al的存在,故选用NaOH溶液。(3)Fe、Al均为活泼金属,可以用稀硫酸溶解。,1.2018海南卷 铜是
24、人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题: (1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片,该反应的化学方程式为 。 (2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔,写出该过程的离子方程式: 。配制的FeCl3溶液应保持 (填“酸性”“碱性”或“中性”),原因是 。 (3)溶液中Cu2+的浓度可采用碘量法测得: 2Cu2+5I-=2CuI+I3- I3-+2S2O32-=S4O62-+3I- 反应中的氧化剂为 。现取20.00 mL含Cu2+的溶液,加入足量KI充分反应后,用0.100 0 molL-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液25.00 mL,此溶液中Cu
25、2+的浓度为 molL-1。,考例考法直击,11111111111,考例考法直击,11111111111,考例考法直击,考例考法直击,(2)碱式氯化铜有多种组成,可表示为Cua(OH)bClcxH2O。为测定某碱式氯化铜的组成,进行下列实验: 称取样品1.116 0 g,用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A; 取25.00 mL溶液A,加入足量AgNO3溶液,得AgCl 0.172 2 g; 另取25.00 mL溶液A,调节pH 45,用浓度为0.080 00 molL-1EDTA(Na2H2Y2H2O)标准溶液滴定Cu2+(离子方程式为Cu2+H2Y2-=CuY2-+2H+),
26、滴定至终点,消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。,考例考法直击,考例考法直击,考例考法直击,3.2014山东卷 离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4-组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。 (1)钢制品接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为 。 (2)为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6 mol电子时,所得还原产物的物质的量为 mol。,考例考法直击,答案 (1)负 4Al2 Cl7
27、-+3e-=Al+7AlCl4- H2 (2)3,解析 (1)电镀时,镀件应连接电源负极,作阴极;在阴极上发生还原反应,结合题中“电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”可知阴极上的反应式是4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-;,3.2014山东卷 离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4-组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。 (1)钢制品接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为 。 (2)为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6 mol电子时,所得还原产物的物质的量为 mol。,考例考法直击,若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极反应是水电离出的H+得电子还原为H2。 (2)用NaOH溶液溶解铝镀层时发生反应:2Al+2NaOH+ 2H2O=2NaAlO2+3H2,H2是还原产物,当转移6 mol电子时,该反应可得到3 mol还原产物。,答案 B,解析电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2,得不到单质钠,A错误;电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应,C错误;工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO,D错误。,
